Day 22では、ネットワークプログラミングにおけるソケットとプロトコルについて学習します。
ソケットは、ネットワーク通信を行うためのプログラムインターフェースであり、プロトコルは通信のルールや方法を定義するものです。ネットワークプログラミングでは、適切なソケットとプロトコルを選択して通信を行います。
以下に詳細な内容と、例題、演習問題を提示します。
ネットワークプログラミングのソケットとプロトコルについての主な内容:
1. ソケットとは:
– ソケットは、ネットワーク通信を行うためのAPI（Application Programming Interface）です。
– ソケットを使用して、クライアントとサーバー間でデータを送受信します。
2. ソケットの種類:
– ソケットには主に2種類あります。
– TCPソケット: 可能な限り信頼性のあるデータ転送を提供するソケット。TCPプロトコルに基づいています。
– UDPソケット: 高速なデータ転送を提供するが、信頼性は低いソケット。UDPプロトコルに基づいています。
3. プロトコルとは:
– ネットワーク通信において、クライアントとサーバーが通信方法を理解するために必要なルールや規約のことを指します。
– 代表的なプロトコルとしてTCP（Transmission Control Protocol）とUDP（User Datagram Protocol）があります。
例題:
以下は、TCPソケットを使用してクライアントからサーバーにメッセージを送信し、サーバーがそのメッセージを大文字に変換してクライアントに返すエコーサーバーの例です。
エコーサーバーの例:
#include <iostream>
#include <cstring>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
int main() {
int serverSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (serverSocket == -1) {
std::cerr << "Error creating socket." << std::endl;
return 1;
}
sockaddr_in serverAddr;
serverAddr.sin_family = AF_INET;
serverAddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
serverAddr.sin_port = htons(8080);
if (bind(serverSocket, (struct sockaddr*)&serverAddr, sizeof(serverAddr)) == -1) {
std::cerr << "Error binding socket." << std::endl;
close(serverSocket);
return 1;
}
if (listen(serverSocket, 5) == -1) {
std::cerr << "Error listening." << std::endl;
close(serverSocket);
return 1;
}
std::cout << "Server started. Listening on port 8080..." << std::endl;
sockaddr_in clientAddr;
socklen_t clientAddrSize = sizeof(clientAddr);
int clientSocket = accept(serverSocket, (struct sockaddr*)&clientAddr, &clientAddrSize);
char buffer[1024];
int bytesRead;
while ((bytesRead = read(clientSocket, buffer, sizeof(buffer))) > 0) {
for (int i = 0; i < bytesRead; ++i) {
buffer[i] = toupper(buffer[i]);
}
write(clientSocket, buffer, bytesRead);
}
close(clientSocket);
close(serverSocket);
return 0;
}
演習問題:
1. UDPソケットを使用してクライアントからサーバーにメッセージを送信し、サーバーがそのメッセージを大文字に変換してクライアントに返すエコーサーバーを作成してください。
2. マルチスレッド対応のTCPエコーサーバーを作成してください。複数のクライアントが同時に接続できるようにしてください。各クライアントのメッセージを個別のスレッドで処理し、サーバーが複数のクライアントに対応できるようにしてください。
これらの例題と演習問題を解くことで、ソケットとプロトコルの基礎を理解し、クライアントとサーバー間の通信を実現するスキルを向上させることができます。問題を解いたら、TCPとUDPの違いやマルチスレッド対応が正しく機能しているかどうかを確認してみてください。
